(57)【要約】【課題】外光による光電流の発生を抑制するとともに、バックチャネルの影響によるトランジスタ特性の変動やショート不良を防止する。【解決手段】絶縁基板１０上に、非導電材料から成る遮光膜７０が形成される。遮光膜７０を覆ってバックゲート絶縁膜１１が形成される。このバックゲート絶縁膜１１上に能動層３３が形成される。その能動層３３を覆ってゲート絶縁膜１２が形成され、そのゲート絶縁膜１２上にゲート電極３１が形成される。遮光膜７０は、バックゲート絶縁膜１１を間に挟んで能動層３３を覆って配置され、絶縁基板１０を通して能動層３３へ入射しようとする外光を遮光する働きをする。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁基板上に形成され、前記絶縁基板を通して光を放出する有機エレクトロルミネッセンス素子と、前記有機エレクトロルミネッセンス素子を駆動する薄膜トランジスタとを備え、
前記薄膜トランジスタは、前記絶縁基板上に形成された半導体層と、前記絶縁基板上に形成され、前記絶縁基板を通して前記半導体層に入射する外光を遮光する非導電材料からなる遮光膜と、前記遮光膜と前記半導体層の間に挟まれたバックゲート絶縁膜と、前記半導体層のチャネル領域を覆って形成されたゲート絶縁膜と、前記ゲート絶縁膜上に形成されたゲート電極とを備えることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス表示装置。
【請求項２】
前記非導電材料はアモルファスシリコンであることを特徴とする請求項１に記載の有機エレクトロルミネッセンス表示装置。
【請求項３】
前記遮光膜の厚さが２５０Å以上、６００Å以下であることを特徴とする請求項２に記載の有機エレクトロルミネッセンス表示装置。
【請求項４】
前記遮光膜は前記チャネル領域の端から２μｍ以上拡張されていることを特徴とする請求項１に記載の有機エレクトロルミネッセンス表示装置。
【請求項５】
前記遮光膜は前記半導体層全体を遮光するように配置されていることを特徴とする請求項１に記載の有機エレクトロルミネッセンス表示装置。
【請求項６】
前記遮光膜の厚さが４００Å以上、２０００Å以下であることを特徴とする請求項５に記載の有機エレクトロルミネッセンス表示装置。
【請求項７】
前記遮光膜は、薄膜トランジスタを構成する半導体層と一体となっている半導体層全体を遮光することを特徴とする請求項５に記載の有機エレクトロルミネッセンス表示装置。
【請求項８】
前記遮光膜は、保持容量や他のＴＦＴを構成する半導体層を遮光することを特徴とする請求項５に記載の有機エレクトロルミネッセンス表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画素毎に薄膜トランジスタを備えた有機エレクトロルミネッセンス表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＣＲＴやＬＣＤに代わる表示装置として、自発光素子である有機エレクトロルミネッセンス素子（以下、「有機ＥＬ素子」と略称する）を用いた有機ＥＬ表示装置が開発されている。特に、ビデオ信号に応じて有機ＥＬ素子を駆動する薄膜トランジスタ（以下、「ＴＦＴ」と略称する）を画素毎に備えたアクティブマトリクス型の有機ＥＬ表示装置が開発されている。
【０００３】
ＴＦＴは、ガラス基板上に形成される。このため、このガラス基板を通して有機ＥＬ素子からの光が放射されるボトムエミッション型の有機ＥＬ表示装置では、ガラス基板を通して外光がＴＦＴの能動層に入射する。この外光が強いと、能動層内でキャリアを励起して、ソースドレイン間に光電流（オフリーク電流）が流れ、クロストーク等の発生により、表示コントラストが劣化するという問題があった。
【０００４】
そこで、特許文献１に記載されているように、ＴＦＴの能動層へ入射する外光を遮光する遮光膜を設けることで、光電流の生成を抑止するようにした技術が知られている。
【特許文献１】特開２００４−１３４３５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、遮光膜を導電材料で形成すると、バックチャネルの影響により、ＴＦＴの特性（例えば、閾値）の変動が生じ、あるいは遮光膜と能動層とのショートにより表示不良が発生するという問題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
そこで、本発明の有機エレクトロルミネッセンス表示装置は、絶縁基板上に形成され、前記絶縁基板を通して光を放出するエレクトロルミネッセンス素子と、前記エレクトロルミネッセンス素子を駆動する薄膜トランジスタとを備え、前記薄膜トランジスタは、前記絶縁基板上に形成された半導体層と、前記絶縁基板上に形成され、前記絶縁基板を通して前記半導体層に入射する外光を遮光する非導電材料からなる遮光膜と、前記遮光膜と前記半導体層の間に挟まれたバックゲート絶縁膜と、前記半導体層のチャネル領域を覆って形成されたゲート絶縁膜と、前記ゲート絶縁膜上に形成されたゲート電極とを備えることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の有機エレクトロルミネッセンス表示装置によれば、薄膜トランジスタの半導体層に入射する外光を遮光する非導電材料からなる遮光膜を設けたので、外光による光電流の発生を抑制することができるとともに、バックチャネルの影響によるトランジスタ特性の変動やショート不良を防止することができる。これらにより、表示不良を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
「第１の実施形態」
次に、本発明の実施形態に係る有機ＥＬ表示装置の画素の構造について説明する。図１
に有機ＥＬ表示装置の画素の平面図を示し、図２（ａ）に図１中のＡ−Ａ線に沿った断面図を示し、図２（ｂ）に図１中のＢ−Ｂ線に沿った断面図を示す。
【０００９】
図１に示す如く、ゲート信号線５１とドレイン信号線５２との交差点に対応して画素１００が形成されており、これらの画素１００はマトリクス状に配置されている。画素１００内には、有機ＥＬ素子６０と、この有機ＥＬ素子６０に電流を供給するタイミングを制御する画素選択用ＴＦＴ３０と、有機ＥＬ素子６０に電流を供給する駆動用ＴＦＴ４０と、保持容量５６とが配置されている。
【００１０】
画素選択用ＴＦＴ３０のソース３３ｓは保持容量電極線５４との間で容量をなす容量電極５５を兼ねるとともに、駆動用ＴＦＴ４０のゲート電極４１に接続されており、駆動用ＴＦＴ４０のソース４３ｓは有機ＥＬ素子６０のアノード層６１に接続され、他方のドレイン４３ｄは有機ＥＬ素子６０に供給される電流源である駆動電源線５３に接続されている。
【００１１】
また、ゲート信号線５１と並行に保持容量電極線５４が配置されている。この保持容量電極線５４はクロム等から成り、ゲート絶縁膜１２を介してＴＦＴ３０のソース３３ｓと接続された容量電極５５との間で電荷を蓄積する容量を成している。この保持容量５６は、駆動用ＴＦＴ４０のゲート電極４１に印加される電圧を保持するために設けられている。
【００１２】
次に、上記の画素選用ＴＦＴ３０について図２を参照して説明する。石英ガラス、無アルカリガラス等からなる絶縁基板１０上に、非導電材料から成る遮光膜７０が形成される。非導電材料としては非晶質シリコン（以下、「ａ−Ｓｉ」と称する。）が好ましいが、この他に、シリコン窒化物（ＳｉＮＸ）や黒色等の顔料を含んだエポキシ樹脂などでもよい。ａ−Ｓｉからなる遮光膜７０は、ａ−Ｓｉ膜をＣＶＤ法等にて成膜して、パターニングを行うことで形成される。その後、遮光膜７０を覆ってＳｉＯ２膜、ＳｉＮＸ膜の単層あるいは積層膜からなるバックゲート絶縁膜１１が形成される。
【００１３】
このバックゲート絶縁膜１１上にもう一度、ａ−Ｓｉ膜がＣＶＤ法等にて成膜される。そのａ−Ｓｉ膜にレーザー光を照射して溶融再結晶化させて多結晶シリコン膜（以下、「ｐ−Ｓｉ膜」と称する。）とし、これを能動層３３とする。その能動層３３上には、ＳｉＯ2膜、ＳｉＮＸ膜の単層あるいは積層膜がゲート絶縁膜１２として形成され、そのゲート絶縁膜１２上に、Ｃｒ、Ｍｏなどの高融点金属からなるゲート電極３１が形成される。ゲート電極３１の下方の能動層３３がチャネル領域３３ｃとなる。
【００１４】
前記遮光膜７０は、バックゲート絶縁膜１１を間に挟んで能動層３３を覆って配置され、絶縁基板１０を通して能動層３３へ入射しようとする外光を遮光する働きをする。外光による光電流は主に、ＴＦＴのチャネル領域３３ｃの端で発生するので、遮光膜７０は図３に示すように、チャネル領域３３ｃの端から２μｍ以上拡張されて形成されることが遮光効果を高める上で好ましい。
【００１５】
また、遮光膜７０がａ−Ｓｉからなる場合には、その厚さは２５０Å以上、６００Å以下であることが好ましい。膜厚を２５０Å以上に設定するのは、遮光率を確保するためであり、膜厚を６００Å以下に設定するのは、膜厚が厚くなるとバックゲート絶縁膜の被覆性が悪くなり、能動層をレーザー照射により結晶化する際、溶融、再結晶化の過程で膜厚が不均一となり遮光膜の段差による断線等の不良が発生しやすくなるためである。
【００１６】
そして、ゲート絶縁膜１２及び能動層３３上の全面には、ＳｉＯ2膜、ＳｉＮ膜及びＳｉＯ2膜の順に積層された層間絶縁膜１５が形成される。層間絶縁膜１５にはドレイン３
３ｄに対応して設けたコンタクトホールにＡｌ等の金属を充填したドレイン電極３６（ドレイン信号線５２）が設けられる。また、層間絶縁膜１５上には駆動電源線５３が形成される。その上に、有機樹脂から成り表面を平坦にする平坦化絶縁膜１７が形成されている。
【００１７】
次に、駆動用ＴＦＴ４０について図２（ｂ）を参照して説明する。前記絶縁性基板１０上に、ａ−Ｓｉ膜にレーザー光を照射して多結晶化してなる能動層４３、ゲート絶縁膜１２、及びＣｒ、Ｍｏなどの高融点金属からなるゲート電極４１が順に形成されており、その能動層４３には、チャネル領域４３ｃと、このチャネル領域４３ｃの両側にソース４３ｓ及びドレイン４３ｄが設けられている。そして、ゲート絶縁膜１２及び能動層４３上の全面に、層間絶縁膜１５を形成し、ドレイン４３ｄに対応して設けたコンタクトホールにＡｌ等の金属を充填して駆動電源に接続された駆動電源線５３が配置されている。更に全面に平坦化絶縁膜１７が形成されている。そして、その平坦化絶縁膜１７のソース４３ｓに対応した位置にコンタクトホールを形成し、このコンタクトホールを介してソース４３ｓとコンタクトしたＩＴＯから成る透明電極、即ち有機ＥＬ素子のアノード層６１を平坦化絶縁膜１７上に設けている。このアノード層６１は表示画素ごとに島状に分離形成されている。
【００１８】
有機ＥＬ素子６０は、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）等の透明電極から成るアノード層６１、ＭＴＤＡＴＡ（4, 4-bis(3-methylphenylphenylamino)biphenyl）から成る第１ホール輸送層、ＴＰＤ（4,4,4-tris(3-methylphenylphenylamino)triphenylanine）からなる第２ホール輸送層から成るホール輸送層６２、キナクリドン（Quinacridone）誘導体を含むＢｅｂｑ2（10-ベンゾ〔ｈ〕キノリノール−ベリリウム錯体）から成る発光層６３、及びＢｅｂｑ2から成る電子輸送層６４、マグネシウム・インジウム合金もしくはアルミニウム、もしくはアルミニウム合金から成るカソード層６５が、この順番で積層形成された構造である。有機ＥＬ素子６０は、アノード層６１から注入されたホールと、カソード層６５から注入された電子とが発光層の内部で再結合し、発光層を形成する有機分子を励起して励起子が生じる。この励起子が放射失活する過程で発光層から光が放たれ、この光が透明なアノード層６１から絶縁基板１０を介して外部へ放出されて発光する。
【００１９】
この駆動用ＴＦＴ４０についても前記画素選択用ＴＦＴ３０の遮光膜７０と同様の遮光層を設けてもよい。
【００２０】
「第２の実施形態」
図６に９００００ｌｘの光をＴＦＴに照射した際に発生する光電流を調べた結果を示す。遮光膜がない場合に発生する光電流を１．０とし、それに対する相対値で示している。２００Å程度の膜厚でも遮光の効果はあるが、４００Å以上の膜厚を用いると遮光性が高くなり、６００Å以上では更に遮光性が高くなり、約２０００Åで金属膜と同等の遮光性が得られることがわかる。従って、非導体膜による遮光膜を用いた場合でも、厚い膜厚を採用したい場合がある。しかし、前述したように能動層の被覆性の問題が生じる。
【００２１】
そこで、第２の実施形態においては、能動層３３とそれに連なる容量電極５５の全体を覆うようにする。つまり、能動層と一体になっている多結晶シリコン膜全体を覆うようにする。図４に平面図、図５に図４中のＡ−Ａ線に沿った断面図を示す。遮光膜８０が第１の実施形態の遮光膜７０より大きくなっている以外は、第１の実施形態と符号は共通である。このように遮光すると、多結晶シリコン膜の被覆性の悪化という問題が生じなくなるので、第１の実施形態と比較して膜厚を厚くすることが可能となり、遮光性の高い遮光膜を得ることが可能となる。本実施形態では、遮光能力、成膜の容易さ、段差被覆性などを考慮すると、遮光膜の膜厚は４００Å〜２０００Åとするのが好ましい。
【００２２】
なお、本実施例では、画素選択用ＴＦＴを構成する半導体層と保持容量を構成する半導体層が一体となっており、一体となった半導体層全体を遮光するように遮光膜を設けた。しかし、これらが配線等で接続されて島状に分離している場合や画素選択ＴＦＴ以外の駆動用ＴＦＴやその他の用途に用いるＴＦＴがある場合、それぞれの要素毎に遮光膜を設けてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る有機ＥＬ表示装置の画素の平面図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る有機ＥＬ表示装置の画素の断面図である。
【図３】図１の画素選択用ＴＦＴの拡大平面図である。
【図４】本発明の第２の実施形態に係る有機ＥＬ表示装置の画素の平面図である。
【図５】本発明の第２の実施形態に係る有機ＥＬ表示装置の画素の断面図である。
【図６】遮光膜の膜厚と外光がＴＦＴの能動層に入射した際に発生するオフ電流との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００２４】
１０  絶縁基板            １１  バックゲート絶縁膜    １２  ゲート絶縁膜
１５  層間絶縁膜          １７  平坦化絶縁膜          ３０  画素選択用ＴＦＴ    ３１  ゲート電極          ３２  ゲート絶縁膜          ３３  能動層
３６  ドレイン電極        ４０  駆動用ＴＦＴ          ４１  ゲート電極
４３  能動層              ５１  ゲート信号線          ５２  ドレイン信号線
５３  駆動電源線          ５４  保持容量電極線        ５５  容量電極
５６  保持容量            ６０  有機ＥＬ素子          ６１  アノード層
６２  ホール輸送層        ６３  発光層                ６４  電子輸送層
６５  カソード層          ７０、８０  遮光膜          １００  画素
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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